制造企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的量化評估

關俊濤，張保剛，陳 磊，游 冰

(國機工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究院(河南)有限公司 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新推廣中心，河南 鄭州 450001)

近年來，在新的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革浪潮中，數(shù)據(jù)驅(qū)動、集成創(chuàng)新、合作共享的數(shù)字化轉(zhuǎn)型理念日益深入人心，越來越多的制造企業(yè)逐步認識到數(shù)字化轉(zhuǎn)型是改造提升傳統(tǒng)動能、培育發(fā)展新動能的重要手段，目前正準備或已經(jīng)開始數(shù)字化轉(zhuǎn)型[1]。評估企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的現(xiàn)狀，對分析企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型所處階段、明確轉(zhuǎn)型方向和重點、提升數(shù)字化轉(zhuǎn)型成效具有重要意義。國家標準《智能制造能力成熟度模型》規(guī)定了智能制造能力成熟度模型的構成、成熟度等級、能力要素和成熟度要求[2]，為制造企業(yè)、智能制造系統(tǒng)解決方案供應商和第三方開展智能制造能力的差距識別、提升方案規(guī)劃和改進等提供了依據(jù)。埃森哲和國家工業(yè)信息安全發(fā)展研究中心提出了包括主營增長、智能運營、商業(yè)創(chuàng)新等內(nèi)容的中國企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型指數(shù)，發(fā)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型領軍企業(yè)在恢復產(chǎn)能、增長信心、提升盈利能力等方面明顯優(yōu)于其他企業(yè)[3]。夏顯超等針對電機行業(yè)的特點，構建了電機工廠智能制造評價指標體系和評估方法，為電機工廠的智能制造發(fā)展提供了參考[4]。趙懿寧基于百余家企業(yè)的調(diào)研數(shù)據(jù)，對企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型評價方法進行探討，為企業(yè)轉(zhuǎn)型評估提供了借鑒[5]。陳疇鏞等結合實際案例，對制造企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型能力進行評價，針對制造企業(yè)轉(zhuǎn)型過程存在的不足提出了建議[6]。張宇翔等基于調(diào)研問卷，對山東省工業(yè)企業(yè)智能制造和智能化技改的現(xiàn)狀、問題進行系統(tǒng)性梳理，為政府部門掌握工業(yè)企業(yè)智能制造水平及智能化技改現(xiàn)狀提供了數(shù)據(jù)[7]。劉東坡等開發(fā)了數(shù)字化轉(zhuǎn)型公共服務平臺，使企業(yè)能通過在線填寫問卷和咨詢，生成包含企業(yè)現(xiàn)狀分析與改進建議的診斷報告[8]。

當前，關于企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型評價的理論研究較多，而實證研究仍較為缺乏。本文將在設計制造企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型評價指標體系的基礎上，介紹企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型評價方法，并對河南省水泥制造企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型現(xiàn)狀進行量化評估。

1 企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型評價的指標體系

按照系統(tǒng)性和獨立性相結合、通用化和個性化相結合、定量和定性相結合，以及可操作性強等原則，通過訪談數(shù)字化轉(zhuǎn)型專家和政府主管部門專責人員，可從自動化、數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化4個維度，對制造企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型評價指標體系進行設計。企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型評價在自動化維度需要評價制造企業(yè)在研發(fā)設計、生產(chǎn)制造、質(zhì)量檢測、倉儲物流等環(huán)節(jié)，應用3D打印設備、數(shù)控機床、工業(yè)機器人等自動化、數(shù)字化裝備，實現(xiàn)“機器換人”的情況。企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型評價在數(shù)字化維度需要評價企業(yè)信息基礎設施建設情況，即在研發(fā)設計、生產(chǎn)制造、經(jīng)營管理、倉儲物流等環(huán)節(jié)應用信息化系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)字化裝備及信息化系統(tǒng)集成，以及單一業(yè)務環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)共享和應用情況。企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型評價在網(wǎng)絡化維度需要評價企業(yè)對主要業(yè)務環(huán)節(jié)的信息化系統(tǒng)開展集成，實現(xiàn)跨業(yè)務環(huán)節(jié)、跨部門、跨企業(yè)的數(shù)據(jù)共享和應用情況。企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型評價在智能化維度需要評價企業(yè)應用大數(shù)據(jù)、人工智能等技術，對信息化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行建模、分析、挖掘，實現(xiàn)主要業(yè)務活動的精準預測和優(yōu)化情況。制造企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型評價的指標體系(部分)如表1所示。表1中定量指標的數(shù)據(jù)由企業(yè)提供并經(jīng)過了專家核查；定性指標的數(shù)據(jù)由走訪的專家在現(xiàn)場打分后，取平均值。

表1 制造企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型評價的指標體系(部分)

2 企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型評價的方法及說明

2.1 評價方法

為提高企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型評價的效率和質(zhì)量，本文開發(fā)了企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型評價系統(tǒng)，并形成了標準化的評價流程。首先，企業(yè)在數(shù)字化轉(zhuǎn)型評價系統(tǒng)中進行注冊，提出評價申請；其次，評估機構對申請材料進行審核，并反饋是否受理的結論；再次，評估機構組建評價團隊，讓專家在企業(yè)現(xiàn)場依據(jù)評價標準，對所采集證據(jù)能滿足標準要求的程度進行打分；同時，系統(tǒng)自動計算企業(yè)得分；最后，評估機構組建團隊審核評價過程，形成最終評價結果，并通過系統(tǒng)對評價結果進行公示，發(fā)布評價報告。參評企業(yè)可通過系統(tǒng)自行查看和下載評價報告。圖1所示為企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型評價系統(tǒng)的調(diào)研問卷瀏覽界面。

圖1 企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型評價系統(tǒng)的調(diào)研問卷瀏覽界面

2.2 評價說明

(1) 行業(yè)總分。系統(tǒng)中制定了不同行業(yè)的總分。

(2) 評價維度權重和子域權重。考慮到不同行業(yè)各具特點，評價維度權重、子域權重應由行業(yè)內(nèi)專家，根據(jù)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢確定(表2)。

表2 評價維度、子域及相應權重

(3) 評分規(guī)則。根據(jù)企業(yè)所屬行業(yè)總分，計算企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型評價的具體得分。

企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型評價的自動化維度得分為：

(1)

式中：An為企業(yè)所屬行業(yè)總分；B1為自動化維度權重；Ci為自動化維度的子域權重；i=1，2，…，6。

企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型評價的數(shù)字化維度得分為：

(2)

式中：B2為數(shù)字化維度權重；Cj為數(shù)字化維度的子域權重；j=7，8，…，19。

企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型評價的網(wǎng)絡化維度得分為：

(3)

式中：B3為網(wǎng)絡化維度權重；Ck為網(wǎng)絡化維度的子域權重；k=20，21，…，24。

企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型評價的智能化維度得分為：

(4)

式中：B4為智能化維度權重；Ch為智能化維度的子域權重；h=25，26，…，29。

企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型評價的總得分為：

C總=C自動化+C數(shù)字化+C網(wǎng)絡化+C智能化

(5)

(4) 等級。在企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型評價系統(tǒng)中可制定不同行業(yè)的評級分類規(guī)則。評級時可根據(jù)企業(yè)所在行業(yè)自動匹配評級分類規(guī)則。評價結果與企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型評價的總得分、各評價維度得分有關。評價結果中的層級、等級以及滿足的條件如表3所示。

表3 評價結果中的層級、等級以及滿足的條件

3 企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型現(xiàn)狀的評價與分析

此前，曾采用企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型評價方法在水泥行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型診斷活動中，對一些水泥制造企業(yè)進行了數(shù)字化轉(zhuǎn)型的量化評估，累計有52家河南省水泥企業(yè)反饋了有效信息。從河南省水泥企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型評價結果的總體分布(圖2)來看，3.8%的企業(yè)(2家)未達到評級最低要求(無等級)，63.5%的企業(yè)(33家)處于自動化階段，13.5%的企業(yè)(7家)處于數(shù)字化階段，19.2%的企業(yè)(10家)處于網(wǎng)絡化階段。

圖2 河南省水泥企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型評價結果的總體分布

分析可知，河南省水泥企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的總體水平尚處于起步階段，但也有部分企業(yè)達到了較高水平。在行業(yè)管理中，以數(shù)字化轉(zhuǎn)型水平較高的這部分企業(yè)作為標桿出臺相應政策，將會有力地推動河南省水泥企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作。

圖3所示為河南省水泥企業(yè)各維度平均得分率。水泥企業(yè)各維度平均得分率=企業(yè)各維度平均得分/對應各維度的滿分。

圖3 河南省水泥企業(yè)各維度平均得分率

由圖3可看出：河南省水泥企業(yè)的自動化維度平均得分率為68.9%，數(shù)字化維度平均得分率為38.9%，網(wǎng)絡化維度平均得分率為23.8%，智能化維度平均得分率為4.5%。分析可知，河南省水泥企業(yè)自動化程度高，并具備一定的數(shù)字化基礎，但網(wǎng)絡化的協(xié)同集成和大數(shù)據(jù)、人工智能的應用仍有待加強。綜合來看，河南省水泥企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型改造的基礎良好。實際操作中，可優(yōu)先推進數(shù)字化技術的應用，再適時開展網(wǎng)絡化協(xié)同和人工智能的應用。

圖4-圖7所示分別為河南省水泥企業(yè)自動化、數(shù)字化、網(wǎng)絡化和智能化維度的得分分布。在各維度的得分分布中，每個分值段均包含下限而不包含上限，但滿分(即100分)作為分值段上限時包含在分值段內(nèi)。

圖4 河南省水泥企業(yè)自動化維度的得分分布

由圖4可看出，河南省水泥企業(yè)在自動化維度得60～80分的占比44.2%，得80～100分的占比28.9%。這表明，河南省水泥企業(yè)在生產(chǎn)自動化方面的工作已經(jīng)基本完成。由圖5可看出，河南省水泥企業(yè)在數(shù)字化維度得0～20分的占比19.2%，得20～40分的占比42.3%，得40～60分的占比13.5%。這表明，河南省大部分水泥企業(yè)在數(shù)字化技術應用方面仍處于起步階段，目前還未覆蓋企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理的主要環(huán)節(jié)。由圖6可看出，河南省水泥企業(yè)在網(wǎng)絡化維度得0～20分的占比較高，為61.5%。這一方面與河南省水泥企業(yè)網(wǎng)絡化技術的應用平臺建設不全有關，同時也和企業(yè)信息化系統(tǒng)建設缺乏統(tǒng)一規(guī)劃的現(xiàn)狀有關。網(wǎng)絡化技術應用平臺存在缺陷，導致了后期集成難度的增大。由圖7可看出，河南省水泥企業(yè)在智能化維度得0～10分的占比很高，為94.2%。這與河南省水泥企業(yè)智能化技術的應用平臺建設不全，系統(tǒng)間缺乏互聯(lián)互通的局面有直接聯(lián)系。這說明，河南省水泥行業(yè)目前還沒有積累足夠企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型應用的數(shù)據(jù)，還缺乏大數(shù)據(jù)和人工智能應用的基礎。

圖5 河南省水泥企業(yè)數(shù)字化維度的得分分布

圖6 河南省水泥企業(yè)網(wǎng)絡化維度的得分分布

圖7 河南省水泥企業(yè)智能化維度的得分分布

4 結 論

(1) 本文設計的制造企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型評價指標體系以及開發(fā)的制造企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型評價系統(tǒng)，能夠滿足企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型評價的需求,在河南省52家水泥企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型評價中取得了較好的應用效果。

(2) 河南省水泥企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型水平參差不齊，表現(xiàn)在：3.8%的企業(yè)未達到評級最低要求；63.5%的企業(yè)處于自動化階段；13.5%的企業(yè)處于數(shù)字化階段；19.2%的企業(yè)處于網(wǎng)絡化階段。

(3) 對河南省水泥企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型現(xiàn)狀的評價發(fā)現(xiàn)：企業(yè)的生產(chǎn)自動化水平較高，但存在信息化系統(tǒng)覆蓋企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)不全，系統(tǒng)間互聯(lián)互通程度不足等問題；企業(yè)自動化、數(shù)字化、網(wǎng)絡化和智能化維度的平均得分率分別為68.9%、38.9%、23.8%和4.5%，企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基礎良好，但網(wǎng)絡化的協(xié)同集成和大數(shù)據(jù)、人工智能的應用有待加強。